六轴27t轴重交流传动货运电力机车概述,该文是电力机车方面有关硕士学位毕业论文范文与电力机车和货运和传动方面毕业论文的格式范文.
电力机车论文参考文献：
姚苏明,郭文芳,吕士勇
（中车大同电力机车有限公司技术中心,山西 大同 037038）
摘 要：介绍了六轴27 t轴重交流传动货运电力机车的主要特点、环境条件、技术参数、设备布置、通风系统、电气系统、机械系统和制动系统等,该型机车代表了电力机车设计的先进水平,能够普遍适应我国地理环境和我国铁路27 t轴重及以上重载线路使用环境,进一步提高我国铁路既有线路货物运输效率并挖掘运能潜力,对提高铁路运能和节能环保具有重要的意义.
关键词：电力机车；通风系统；电气系统；机械系统；制动系统
中图分类号：U264 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2016.05.095
收稿日期：２０16－03－06；修回日期：２０16－04－06
作者简介：姚苏明（1984-）,男,辽宁沈阳人,工程师,主要从事电力机车总体设计研究,E-mail：yaosuming@126.com.
六轴27 t轴重交流传动货运电力机车（简称六轴27 t轴重机车）是中车大同电力机车有限公司（简称中车大同公司）自主研发的大功率交流传动电力机车,基于中车大同公司的HXD2系列机车技术平台研发设计而成[1].提高车辆轴重可以提高货车载重量,而提高机车轴重可以进一步利用机车功率以提高机车牵引力.与相同功率的六轴25 t轴重机车相比,启动牵引力提高约8%,机车恒功点速度降低15%.机车采用大功率异步牵引电机、卧式牵引变压器、IGBT元件组成的水冷变流器、单轴控制、微机网络控制系统、微机控制的制动系统、抱轴悬挂转向架、独立通风冷却等技术.机车单轴功率1 200 kW,最高运用速度100 km/h,适应中国铁路27 t轴重及以上重载线路使用环境,对中国铁路提高运能和节能环保具有重要的意义.
1 机车主要技术特点
1）机械间设中间走廊,设备按斜对称原则布置,采用预布线和预布管设计,便于检修、维护.主电路和控制电路分开,有效减少电磁干扰.司机室结构和设备布置符合人机工程学要求和美学原理,视野瞭望满足GB/T 5914.1—2015 机车司机室 第1部分瞭望条件的要求[2].
2）采用单轴独立控制方式,交流—直流—交流变流技术对牵引电机进行牵引和制动特性控制.变流柜采用三重四象限、主辅一体共用中间直流回路结构形式.牵引变压器和牵引变流器共用一套水冷却系统.采用三相鼠笼式异步牵引电机.
3）采用成熟的TCN网络系统作为控制网络,以太网作为诊断和故障下载网络,实现机车的通信、控制、诊断、保护、信息监视、数据记录及维护等主要功能.
4）机车车体采用整体承载的全钢焊接结构,顶部集成导流罩一体化设计.车体钢结构主要选用规格为S355J2G4和Q345GNHL的低合金高强度钢,配置高抗压缩、拉伸车体,高强度缓冲器.
5）采用踏面制动的转向架,机车轴式为2（Co-Co）.
6）采用JZ-8型制动系统,具备动力制动、空气制动、单独制动、备用制动、紧急制动、弹簧储能停放制动、无动力回送、机车重联、断钩保护等功能.
7）采用一拖一独立的通风系统,设有可调式补风系统,满足机械间维持50～150 Pa微正压的要求.另外,机械间还设有温控排风装置,更好地改善了机车运用环境.
8）机车装有6A系统.6A系统与机车控制系统、行车安全设备一起组成了机车—地面信息交互的来源,通过CMD系统与地面进行信息交互和通信,进一步确保了行车安全、快捷、可靠.
9）设有卫生间、微波炉、冰箱等齐全的生活设施,适应我国铁路干线长交路的运用特点.
2 机车使用环境条件
机车在下列使用条件下,能按额定功率正常工作.一是遮荫处环境温度在-40～40 ℃范围内,机车蓄电池充电器、微机控制系统、主辅变流器及其控制单元、升弓系统部件、空气制动等在满足环境温度-25～40 ℃范围内正常运用的前提下,可采用接触网供电方式,通过防寒和预热,达到环境温度-40～-25 ℃范围内正常运用的要求.二是海拔高度不大于2 500 m,在海拔1 400 m、环境温度
40 ℃且在额定功率状态下连续运行时不出现功率限制,海拔2 500 m、环境温度32.5 ℃不出现功率限制.三是最湿月的月平均最大相对湿度不大于95%,该月的月平均最低温度不低于25 ℃.四是能承受风、雨、雪、盐雾、粉尘侵袭的环境条件.
3 机车主要技术参数
六轴27 t轴重交流传动货运电力机车的主要技术参数为：电流制式为交流25 kV/50 Hz；网压允许波动范围为17.5～31 kV；轨距为1 435 mm；轴荷质量为27 t；机车前后车钩中心距为22 960 mm；机车车体宽度为3 100 mm；机车车顶距轨面高度为3 919 mm；机车转向架轴距为2 250 mm+2 000 mm；机车轮周牵引功率（持续制）和机车轮周再生制动功率（持续制）≥7 200 kW；机车最高运营速度为100 km/h；持续速度为55 km/h；机车起动牵引力≥612 kN,该牵引力为0～5 km/h范围内干燥无油轨面上半磨耗轮周平均牵引力；机车持续制牵引力为472 kN；牵引恒功率速度范围为55～100 km/h；再生制动恒功率速度范围为64.8～100 km/h.
图1为机车功率发挥曲线.在网压允许波动的范围内,能够保证辅助功率正常发挥,且能够保证列车供电功率正常发挥.
图2为牵引特性曲线和再生制动特性曲线.功率因数λ≥0.98,等效干扰电流Ip≤2.5 A,机车总效率η≥0.85.适用条件为：机车在额定网压下,在牵引工况发挥持续额定功率.
4 机车设备布置
4.1 司机室设备布置
机车两端设有两个具有相同功能的司机室,通过中间走廊相贯通.整个司机室内采取了特殊措施以降低司机室噪声、增强司机室隔热保温效果.司机室人机交互界面友好,满足单司机值乘需要,操纵驾驶方便、舒适、可辨性好,为乘务人员提供了舒适的工作环境,有利于长交路行车安全.主要设备有操纵台、司机座椅、暖风机、刮雨器、前照灯、灭火器等.
4.2 车顶设备布置
机车车顶设置有可拆卸的3块大顶盖结构,分为Ⅰ端顶盖设备布置、顶盖设备布置、Ⅱ端顶盖设备布置.车顶主要设备有受电弓、避雷器、人孔盖、绝缘子、车载天线、通风过滤器等.
4.3 车下设备布置
车下主要设备有：两台Co转向架对称分布于机车两端,主变压器悬挂在机车的正下方,储油柜集成在1组复合冷却塔上,带导轨的蓄电池柜对称设置于主变压器两侧.另外,在机车底架下设有感应线圈、电子标签、刮雨器水箱及水泵、入库插座、制动指示器等.
4.4 机械间设备布置
机械间采用中间走廊布置方式,设备组件均安装在走廊的两侧,采用斜对称均衡布置.主电路和管路设置在走廊下方,控制电路采用高处线槽固定在左右侧墙上方,见第97页图3.
5 机车通风系统
机车通风系统主要是对机车上需要进行通风冷却的一些发热电器件进行强迫通风冷却,以保证其正常工作和运行,同时为司乘人员提供一个舒适的作业环境.机车通风系统主要由过滤系统、牵引电机通风系统、复合冷却塔通风系统、辅助滤波柜通风系统、压缩机通风系统、司机室空调通风系统、机械间通风系统等组成.其中牵引通风支路采用侧墙进风的独立通风风道,且牵引电机通风支路上设置有机械间补风口.
6 机车电气系统
6.1 主电路
机车主电路由主变压器原边电路、一级主变压器次边牵引电路组成[3].采用车内网侧柜,车顶仅设置受电弓和车顶避雷器.网侧柜内包含主断路器、高压电压互感器、高压电流互感器、高压接地开关、高压隔离开关和车内避雷器.机械间内设有2个电流传感器（变流柜用）,1个电流互感器（能耗记录仪用）.Ⅰ端顶盖和Ⅱ端顶盖受电弓从接触网接受交流25 kV/50 Hz电源,经25 kV电缆进入机械间网侧柜与高压隔离开关连接,通过主断路器输入主变压器,原边电流经轴端接地装置返回大地.
6.2 辅助电路
机车辅助电路包括辅助变流器、滤波柜、辅助负载电路等.辅助变流器采用直流—交流的变换模式实现电源的变换输出,从牵引变流系统中间回路取1 800 V直流电压,经逆变器转为三相交流电源,再通过滤波柜内的降压变压器和滤波电容输出稳定的三相交流电源.其中一组辅助变流器输出三相VVVF辅助电源,另一组输出三相CVCF辅助电源.机车的辅助变流器和辅助变压器按照额定功率
280 kV·A,3 s内的瞬态功率420 kV·A的容量进行设计,当一组辅助变流器发生故障时,另一组辅助变流器能够完全承担机车所有辅助负载的供电需求,此时辅助变流器以CVCF方式工作.
6.3 网络控制系统
机车网络控制系统基于IEC61375-1-2012 铁路电子设备 列车通信网络（TCN） 第1部分通用架构的车载网络控制系统的要求.TCMS采用列车总线和车辆总线两级总线,列车总线由WTB构成,车辆总线由MVB构成,同时采用以太网作为诊断网络.
7 机车机械部分
7.1 车体
机车车体采用由司机室、底架、侧墙、活动横梁等部件共同承载的框架式整体承载全钢焊接结构,前后等宽.车体两端设框架结构司机室,机械间内部设走廊.车体可承受3 600 kN的纵向压缩载荷,3 000 kN的纵向拉伸载荷.机车车钩采用102型车钩缓冲装置,并安装有吸能装置,装有下作用式单侧手提杆.
7.2 转向架
机车转向架为Co-Co轴式,主要由构架、轮对组装、驱动单元、一系悬挂装置、二系悬挂装置、牵引装置、基础制动装置、空气管路、轮缘润滑装置等组成.构架采用“目”字形焊接结构；驱动单元为滚动抱轴式悬挂；一系悬挂装置采用钢弹簧+垂向减振器+双拉杆结构；二系悬挂装置以6个二系橡胶堆作为承载主体；牵引装置采用中间推挽式水平短牵引杆与车体连接；基础制动装置采用踏面制动,每个转向架配有6组单元制动器,其中有3组单元制动器具有停放制动功能.
8 机车空气制动系统
机车空气制动系统主要包括主空气压缩机、主空气干燥器、总风缸、辅助空气压缩机等.机车装有两台螺杆空气压缩机和两台双塔干燥器,其最大空气处理量与压缩机相匹配.两个总风缸的总容积不小于1 600 L.制动控制单元主要功能为电子控制列车管压力,并具有故障诊断功能,通过BCU上的相关接口可以进行数据的下载和诊断.基础制动采用踏面制动形式.
9 结束语
为进一步提高我国铁路既有线路货物运输效率,挖掘运能潜力,未来开行六轴27 t轴重列车是货运发展的必然趋势.六轴27 t轴重机车是中国中车成立以来,中车大同公司首次在中国中车范围内与科研院所强强合作的设计典范,代表了中国中车电力机车设计的先进水平,能够普遍适应中国的地理环境,将填补中国铁路机车历史上六轴27 t轴重机车的空白.
参考文献：
[1] 宁如斌,杨俊杰,赵明元.HXD2型交流传动重载货运电力机车[J].机车电传动,2008(1):7-10.
[2] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T 5914.1—2015 机车司机室 第1部分：瞭望条件[S].北京:中国标准出版社,2015.
[3] 郭世明.机车动车牵引交流传动技术[M].北京:机械工业出版社,2012.
（责任编辑 邸开宇）
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